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EP0476774A1 - Chamber with a warm and a cold area and at least one gas inlet tube - Google Patents

Chamber with a warm and a cold area and at least one gas inlet tube Download PDF

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Publication number
EP0476774A1
EP0476774A1 EP91202373A EP91202373A EP0476774A1 EP 0476774 A1 EP0476774 A1 EP 0476774A1 EP 91202373 A EP91202373 A EP 91202373A EP 91202373 A EP91202373 A EP 91202373A EP 0476774 A1 EP0476774 A1 EP 0476774A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
chamber
zone
walls
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP91202373A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0476774B1 (en
Inventor
Claude Foucher
José Maluenda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laboratoires dElectronique Philips SAS, Philips Gloeilampenfabrieken NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Laboratoires dElectronique Philips SAS
Publication of EP0476774A1 publication Critical patent/EP0476774A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0476774B1 publication Critical patent/EP0476774B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/16Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases

Definitions

  • the invention relates to a chamber having, considered along its longitudinal axis, a hot zone and a cold zone, and having at least one gas introduction pipe.
  • the invention also relates to a reactor chamber for the annealing of semiconductor devices.
  • the invention finds its application particularly in the production of group III-V semiconductor devices.
  • a reactor chamber for producing epitaxial layers in the vapor phase, is known from European patent application EP-247 680.
  • This chamber has, in addition to a sample holder for a substrate to be treated, a device for introducing gases directly in the hot area of the room where the sample holder is located.
  • This device consists of several concentric cylindrical tubes, the innermost of which opens into one (or more) intermediate tube (s) which opens (s) itself (or themselves) into the outermost tube. The latter then opens near a substrate to be treated.
  • the cited document deals only with the problem of introducing gases into the hot zone for a vapor phase epitaxy reactor.
  • the main problem lies in the fact that gases thus obtained by decomposition at high temperature then condense in the cold zones of the chamber on the walls. Such cold zones exist on either side of the hot zone, at each end of the annealing chamber.
  • a chamber as described in the preamble is characterized in that it comprises an isothermal plug provided with means of longitudinal displacement to be positioned between the cold zone and the hot zone in a so-called intermediate zone, and provided with coupling means with the tube (s) for transmitting in one of the hot or cold zones the gas (s) introduced by the tube (s) for its ( their usage.
  • the chamber can be used as an annealing chamber, and in this case the possibilities of pollutant deposition, in the cold zone, are eliminated, as well as the dangers for the manipulator, if the gases are transmitted by the coupling means, to the hot zone.
  • the chamber can also be used as an enclosure in which a coating of the walls must be made, and in this case the region which must remain free of coating is well separated by the plug from the region which must receive the coating.
  • FIG. 1 represents in longitudinal schematic section a chamber 100 of a reactor usable in a process for producing semiconductor devices, and in particular as annealing chamber of group III-V semiconductor devices including the arsenic (As) and gallium (Ga) elements ).
  • This chamber has a large dimension measured parallel to the longitudinal axis XX ′, and smaller dimensions measured transversely.
  • the chamber is cylindrical, that is to say that it has a circular section, perpendicular to the plane of FIG. 1, of small diameter in front of the longitudinal dimension along XX '.
  • the chamber has a first part 1 or hot zone, brought to high temperatures by a heating system 112, which will not be described further on, as being within the reach of any person skilled in the art.
  • the chamber comprises, considered along the longitudinal axis XX ', a zone 2 known as cold because it is not provided with heating means.
  • the cold zone 2 is for example at room temperature.
  • zone 1 and zone 2 are located the intermediate zone 3 where the temperature is between that of the hot zone and that of the cold zone.
  • the intermediate zone 3 will be thermally insulated to keep its temperature fairly constant, for example using an insulating sleeve 31 disposed around the walls 101 of the chamber, in this region 3.
  • a tubing 32 is applied which opens into the wall 101 of the chamber through the orifice 33.
  • the tubing 32, as well as the orifice 33 have a surface section Si.
  • arsenic gas (AsH 3 ) is introduced, via the tubing 32, at room temperature, or a mixture of arsine gas and of a neutral gas, for example hydrogen.
  • this annealing is carried out under an arsenic (As) atmosphere which is obtained by cracking arsine at the temperature of annealed, and in appropriate proportions.
  • As arsenic
  • the arsine must therefore be brought through the introduction tube 32 to the hot zone 1 of the chamber.
  • the arsenic formed must not have the possibility of depositing on cold walls where it would condense, forming a polluting layer composed of particles which would then come to deposit on the samples, after annealing, when these samples came out of the room, necessarily passing through a cold area.
  • an isothermal plug 30 is positioned in the intermediate zone 3, to prevent condensation of the gases present in the hot zone 1, on the walls of the chamber in the cold zone 2.
  • the isothermal plug 30 is therefore positioned in the region of the orifice 33 of the tube 32, and is placed in this position with reference to a stop 34 on which its face 35a rests.
  • the isothermal plug 30 is provided with a tubular opening 36.
  • This tubular opening 36 with reference to Figure 2 which is a longitudinal section of the plug 30 along the axis XX ', has a first substantially radial portion 36a, and a second portion 36b substantially axial, that is to say parallel to the axis XX ', and at the same time substantially centered in the cross section of the plug, as shown in FIG. 3 which is a section along the axis AA' of FIG. 2.
  • the position of the radial part 36a of the tubular opening is provided so that, when the plug is in position on the stop 34, the orifice 37 of the radial part 36a on the external surface of the plug 30, is in coincidence with the orifice 33 of the tubing 32 of the chamber.
  • the gas introduced by the tubing 32 into the tubular part 36a reaches the hot zone 1 of the chamber through the tubular part 36b, and the cracking products which takes place in the hot zone 1 cannot pollute the cold zone 2, this the latter being isolated by the isothermal plug 30.
  • a tube 12 opening into the chamber through an orifice 13 formed in the walls 101.
  • the plug being positioned in abutment on the stud 34, the gases introduced by the pipes 32 and 12 penetrate respectively by the leaks 36 and 102, into the zone of use, here the hot zone 1.
  • the sum of the sections Si and S 2 of the leaks 36 and 102 substantially equals the sum of the sections gas introduction pipes 32 and 12.
  • the chamber 100 can be opened at the level of the lips 103-104.
  • the tightness of the chamber in the state where it is ready for annealing operations for example, is obtained by bringing the lips 103-104 around an O-ring 105.
  • the plug 30 is put in place by sliding inside the cold part 2 of the chamber up to the stop stud 34. This sliding is particularly easy due to the existence of the interval 102, which does not is more dangerous because the propagation of a gas with non-return function is expected.
  • a rod 40 coupled with the face 35b, called the rear face of the plug is provided. This rod is extended to the outside of the chamber from which it leaves by a conventional sealing plug 24.
  • the sealing plug 24 is placed in a pipe 23 parallel to the longitudinal axis XX.
  • the rod 40 coupled with the plug 30, the pipe 23 and the plug 30 are aligned.
  • the sliding of the plug 30 in the cold part 2 of the chamber and its positioning in abutment in the intermediate part 3 are therefore easy, due to the existence of the rod 40 which can be manipulated from outside the chamber.
  • the chamber For the application to the production of semiconductor devices, the chamber must be held in such a way that the longitudinal axis XX 'is horizontal. In addition, it must be provided with a sample holder, and preferably, for the application to the annealing on sample wafers of semiconductor material, this sample holder will be a nacelle 110 capable of containing about fifty wafers. then arranged vertically.
  • the nacelle 110 For handling the nacelle 110, after its introduction by the device 103, 104, 105, the latter is coupled with a rod 111.
  • This rod is long enough to reach, when the nacelle is in place in the hot zone 1, l outside the room.
  • the rod 111 is parallel to the longitudinal axis XX '.
  • the rod 111 exits the chamber through a conventional sealing plug 25 at the end of the hub 26 of the chamber produced parallel to the axis XX '.
  • the carrier gas introduction pipe 12 can be applied to the longitudinal walls of this end cap 26.
  • this nacelle can be easily moved in the chamber when the latter is closed by the device 103, 104, 105.
  • the rod 40 for positioning the plug 30 is not integral with the latter while the rod 111 coupled to the nacelle 110 is integral with the latter.
  • the pod is first introduced, then a push is made on the plug by means of the rod 40, which is then brought back, without however completely extracting it. Then, to take the elements out of the chamber, it suffices to pull the rod 111 secured to the nacelle. This movement allows the recovery of both the plug 30 and the basket 110.
  • the chamber 100 will be made of quartz, as will the plug 30.
  • Tubing 32 and 12 will therefore also be made of quartz, as will rods 111 and 40.
  • this plug will include quartz walls 35c parallel to the axis XX ', and walls 35a and 35b substantially perpendicular to the axis XX' .
  • the wall 35a is said to be "front”, that is to say facing the sample holder nacelle, and the wall 35b is said to be rear, that is to say coupled with the means of displacement of the plug constituted by the rod 40.
  • the walls 35a and 35b of the plug are spherical, the concavity being turned towards the nacelle, that is to say towards the interior of the hot zone of the chamber, and the convexity towards the outside or cold area of the room.
  • Tubing 36a, 36b, 36c are quartz pipes connected to the walls 35c, 35a and 35b respectively.
  • the thermal insulating property is then obtained by creating a vacuum in the internal part of the plug, which is devoid of solid material, for example by means of a socket 38 which is then formed and whose length is reduced for introduction. the plug in the chamber.
  • FIG. 2 shows that, for application to a cylindrical quartz chamber, the isothermal plug 30 is also cylindrical, with an external diameter slightly smaller than the internal diameter of the chamber to preserve the gap 102 having an annular cross-sectional area, S 2 , allowing its sliding in the room.
  • the temperature in the hot zone 1 is of the order of 850 C, that is to say between 700 and 1000 ° C.
  • the temperature of the intermediate zone 3 is then between 270 and 330 ° C, notably substantially 300 C.
  • the cold zone 2 is at ambient temperature. The difference in temperatures between hot and cold zones is therefore large.
  • the arsenic obtained by the cracking of arsine in the hot zone 1 is not deposited in any of the parts of the chamber where the nacelle sample holder 110 can be caused to pass when it is extracted from the chamber by l opening of the device 103, 104, 105.
  • the chamber may be an enclosure, for example cylindrical, and of any material, on the walls of an area from which it is desired to deposit, for example by cracking of a gaseous compound, excluding the walls of another zone.
  • a plug as described above which is not necessarily provided with the leak 36, but only with the gap 102, is put in place so as to obscure the end of the part to be protected from the deposit. Then the gas is introduced by this last part, which will then remain free of deposit and passes through the interval 102 of the plug towards the second zone where it undergoes cracking whose products are deposited on the walls.
  • the present invention thus finds direct application in the preparation of crucibles in quartz tube used in the metallurgy of II-VI materials such as for example CdTe, these crucibles requiring a coating of carbon obtained by cracking methane at high temperature.
  • the deposit must be homogeneous, and on the other hand the transition must be abrupt at a precise location in the crucible in order to provide an area absolutely devoid of deposit in which the final sealing of the composition is carried out before practicing growth.
  • crystalline material II-VI by the Bridgman method is crystalline material II-VI by the Bridgman method.
  • Simple means can be coupled to the chamber to avoid contamination of its end from which the gases are extracted.
  • the problem of contamination of the cold zone, solved according to the invention is mainly difficult to solve because it is necessary to provide in this zone a device for extracting the sample holder nacelle.
  • the problem is posed differently, and is not treated here as not strictly speaking part of the present invention.

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Abstract

Chamber which has, when considered along its lengthwise axis, a hot zone and a cold zone and which has at least one gas inlet tube (32). This chamber comprises an isothermal plug (30) provided with means for lengthwise travel (40) in order to be positioned between the cold zone (2) and the hot zone (1) in a so-called intermediate zone (3) and provided with means for coupling (36) with the tube (12) for transmitting into the hot zone (1) the gas(es) introduced through the tube (32) for its(their) use. <??>Application: production of semiconductor devices of group III-V <IMAGE>

Description

L'invention concerne une chambre ayant, considérée selon son axe longitudinal, une zone chaude et une zone froide, et ayant au moins une tubulure d'introduction de gaz.The invention relates to a chamber having, considered along its longitudinal axis, a hot zone and a cold zone, and having at least one gas introduction pipe.

L'invention concerne également une chambre de réacteur pour la réalisation de recuits de dispositifs semiconducteurs.The invention also relates to a reactor chamber for the annealing of semiconductor devices.

L'invention trouve son application particulièrement dans la réalisation de dispositifs semiconducteurs du groupe III-V.The invention finds its application particularly in the production of group III-V semiconductor devices.

Une chambre de réacteur, pour la réalisation de couches épitaxiales en phase vapeur est connue de la demande de brevet européen EP-247 680. Cette chambre possède, outre un porte-échantillon pour un substrat à traiter, un dispositif d'introduction des gaz directement dans la zone chaude de la chambre où est situé le porte-échantillon. Ce dispositif consiste en plusieurs tubes cylindriques concentriques, dont le plus interne débouche dans un (ou des) tubes intermédiaire(s) qui débouche(nt) lui-même (ou eux-mêmes) dans le tube le plus externe. Ce dernier débouche alors à proximité d'un substrat à traiter.A reactor chamber, for producing epitaxial layers in the vapor phase, is known from European patent application EP-247 680. This chamber has, in addition to a sample holder for a substrate to be treated, a device for introducing gases directly in the hot area of the room where the sample holder is located. This device consists of several concentric cylindrical tubes, the innermost of which opens into one (or more) intermediate tube (s) which opens (s) itself (or themselves) into the outermost tube. The latter then opens near a substrate to be treated.

Le document cité traite uniquement du problème de l'introduction des gaz en zone chaude pour un réacteur d'épitaxie en phase vapeur.The cited document deals only with the problem of introducing gases into the hot zone for a vapor phase epitaxy reactor.

Or les problèmes liés à la croissance épitaxiale en phase vapeur sont particuliers. D'une part, le nombre d'échantillons traités à la fois est faible. Les chambres de réacteur sont donc d'un volume faible.However, the problems associated with epitaxial growth in the vapor phase are particular. On the one hand, the number of samples processed at a time is low. The reactor chambers are therefore of low volume.

Les problèmes liés à la croissance épitaxiale ne sont pas les mêmes que les problèmes liés au recuit de plaquettes de matériaux semiconducteurs. Il faut d'abord savoir que lors de l'élaboration de circuits intégrés, interviennent des étapes, telles que celles d'implantations ioniques, qui doivent être suivies de recuits à des températures élevées.The problems associated with epitaxial growth are not the same as the problems associated with annealing wafers of semiconductor materials. It should first be known that during the development of integrated circuits, there are steps, such as those of ion implantations, which must be followed by annealing at high temperatures.

Or certains matériaux semiconducteurs, parmi lesquels on peut citer les matériaux du groupe III-V subissent une altération de leur état de surface, par décomposition, lorsqu'ils sont portés aux températures nécessaires à effectuer ces opérations de recuits. Une solution à ce problème consiste à réaliser l'opération de recuit sous un flux d'un gaz prévenant l'altération de l'état de surface. Par exemple, pour effectuer des recuits de matériaux pour circuits intégrés sur arséniure de gallium, il est nécessaire de soumettre les échantillons à un flux d'arsenic. Ce flux est obtenu par cracking de l'arsine (AsH3) à température élevée, dans la zone chaude de la chambre, en même temps que s'effectue le recuit.However, certain semiconductor materials, among which the group III-V materials can be cited, undergo a deterioration in their surface condition, by decomposition, when they are brought to the temperatures necessary to carry out these annealing operations. One solution to this problem consists in carrying out the annealing operation under a flow of a gas preventing the deterioration of the surface condition. For example, to anneal materials for integrated circuits on gallium arsenide, it is necessary to subject the samples to a flow of arsenic. This flux is obtained by cracking arsine (AsH 3 ) at high temperature, in the hot zone of the chamber, at the same time as the annealing takes place.

Mais l'utilisation de gaz tels que l'arsine dans les opérations de recuit pose un certain nombre de problèmes résultant des propriétés de ces gaz.However, the use of gases such as arsine in annealing operations poses a certain number of problems resulting from the properties of these gases.

Le principal problème réside dans le fait que des gaz obtenus ainsi par décomposition à haute température, se condensent ensuite dans les zones froides de la chambre sur les parois. De telles zones froides existent de part et d'autre de la zone chaude, à chaque extrémité de la chambre de recuit.The main problem lies in the fact that gases thus obtained by decomposition at high temperature then condense in the cold zones of the chamber on the walls. Such cold zones exist on either side of the hot zone, at each end of the annealing chamber.

Si bien qu'à l'issue du recuit, lorsque le porte-échantillon est extrait de la chambre par translation, par exemple au moyen d'une canne, les échantillons passent nécessairement dans une zone froide à proximité des parois polluées par ces dépôts dus à la condensation.So that at the end of the annealing, when the sample holder is removed from the chamber by translation, for example by means of a rod, the samples necessarily pass through a cold zone near the walls polluted by these deposits due to condensation.

On a ainsi fait l'expérience que des échantillons d'arséniure de gallium de 2 ou 3 pouces (environ 5 et 7,5 cm respectivement) de diamètre pouvait recevoir plus de 20000 poussières par échantillon.It was thus experimented that samples of gallium arsenide 2 or 3 inches (approximately 5 and 7.5 cm respectively) in diameter could receive more than 20,000 dust per sample.

Ces dépôts de poussières dus à la pollution des parois froides des chambres de recuit sont extrêmement gênants. En effet, ils modifient considérablement, à la baisse, les performances des circuits intégrés. Ils s'appliquent à des échantillons déjà longuement élaborés, donc dans un état de leur fabrication où ils ont atteint un niveau de coût non négligeable. Ils s'appliquent à de nombreux échantillons à la fois, car les recuits sont pratiqués par groupes d'une cinquantaine d'échantillons. Ils entraînent en outre une dispersion des performances des échantillons qui deviennent alors peu fiables.These deposits of dust due to pollution of the cold walls of the annealing chambers are extremely troublesome. Indeed, they considerably modify, downwards, the performance of integrated circuits. They apply to samples that have already been elaborated for a long time, therefore in a state of their manufacture where they have reached a significant cost level. They apply to many samples at the same time, since annealing is carried out in groups of around fifty samples. They also cause dispersion of the performance of the samples which then become unreliable.

De plus, ces dépôts persistent dans les chambres à la fin des opérations de recuits. Il est alors nécessaire d'opérer une décontamination des parois. Il s'avère que tant les échantillons que les parois contaminés sont un danger pour les manipulateurs qui sont ainsi amenés à inhaler involontairement des particules polluantes, lors du traitement ultérieur des échantillons ou lors de l'opération de décontamination des parois de la chambre. Or dans le cas de l'arsine par exemple, ces particules polluantes sont hautement toxiques.In addition, these deposits persist in the chambers at the end of the annealing operations. It is then necessary to operate a decontamination of the walls. It turns out that both the samples and the contaminated walls are a danger for the manipulators who are thus led to involuntarily inhaling polluting particles, during the subsequent treatment of the samples or during the decontamination operation of the walls of the chamber. However in the case of arsine for example, these polluting particles are highly toxic.

En outre, l'opération de décontamination des parois de la chambre, entre chaque recuit, est longue et coûteuse en temps de fabrication.In addition, the decontamination operation of the walls of the chamber, between each annealing, is long and costly in manufacturing time.

On constate donc que les problèmes liés au recuit d'échantillons sous flux de gaz obtenus par la décomposition à température élevée de composés polluants capables de se condenser à température plus basse, sont très différents de ceux qui se posent lors de la réalisation de couches épitaxiales. On peut affirmer que ces problèmes prennent d'autant plus d'importance que le nombre des échantillons est élevé, que les chambres de recuit ont un plus grand volume, que les quantités de gaz en jeu sont importantes, que les températures de recuit sont élevées et que les gaz sont toxiques.It can therefore be seen that the problems linked to the annealing of samples under gas flow obtained by the decomposition at high temperature of polluting compounds capable of condensing at lower temperature, are very different from those which arise during the production of epitaxial layers. . It can be said that these problems take on all the more importance the higher the number of samples, the larger the annealing chambers, the greater the quantities of gas involved, and the higher the annealing temperatures. and that the gases are toxic.

D'autre part, dans d'autre domaines technologiques où il s'agit de réaliser un revêtement des parois d'une partie d'une enceinte, à l'exclusion des parois dans une autre partie, il apparaît des problèmes, lorsque le matériau de revêtement doit être introduit sous forme gazeuse, pour obtenir la séparation nette de la partie où doit être fait le revêtement, de celle par laquelle on introduit le gaz.On the other hand, in other technological fields where it is a question of coating the walls of part of an enclosure, excluding of the walls in another part, problems appear when the coating material has to be introduced in gaseous form, in order to obtain the clear separation of the part where the coating has to be made, from that by which the gas is introduced.

Selon l'invention les différents problèmes exposés sont résolus lorsqu'une chambre telle que décrite dans le préambule est caractérisé en ce que qu'elle comprend un bouchon isotherme muni de moyens de déplacement longitudinal pour être positionné entre la zone froide et la zone chaude dans une zone dite intermédiaire, et muni de moyens de couplage avec la(les) tubulure(s) pour transmettre dans une des zones chaude ou froide le(les) gaz introduit(s) par la(les) tubulure(s) pour son(leur) utilisation.According to the invention the various problems set out are solved when a chamber as described in the preamble is characterized in that it comprises an isothermal plug provided with means of longitudinal displacement to be positioned between the cold zone and the hot zone in a so-called intermediate zone, and provided with coupling means with the tube (s) for transmitting in one of the hot or cold zones the gas (s) introduced by the tube (s) for its ( their usage.

Ainsi, la chambre peut être utilisée comme chambre de recuit, et dans ce cas les possibilités de dépôt polluants, en zone froide, sont éliminées, ainsi que les dangers pour le manipulateur, si les gaz sont transmis par les moyens de couplage, vers la zone chaude. La chambre peut par ailleurs être utilisée comme enceinte dans laquelle doit être fait un revêtement des parois, et dans ce cas la région qui doit rester exempte de revêtement est bien séparée par le bouchon de la région qui doit recevoir le revêtement.Thus, the chamber can be used as an annealing chamber, and in this case the possibilities of pollutant deposition, in the cold zone, are eliminated, as well as the dangers for the manipulator, if the gases are transmitted by the coupling means, to the hot zone. The chamber can also be used as an enclosure in which a coating of the walls must be made, and in this case the region which must remain free of coating is well separated by the plug from the region which must receive the coating.

L'invention sera décrite plus en détail ci-après en référence avec les figures annexées dont :

  • - la figure 1 qui représente, en coupe schématique longitudinale, une chambre munie d'un bouchon isotherme, à deux entrées pour des gaz, et munie d'une nacelle porte-échantillon
  • - la figure 2 qui représente, en coupe schématique selon le même axe, le bouchon isotherme seul ;
  • - la figure 3 qui représente le même bouchon en coupe schématique transversale, selon l'axe A-A de la figure 2.
  • - la figure 4 qui représente des ensembles de mesures comparées de contamination en particules, sur des plaquettes ayant subi un recuit dans une chambre selon l'invention, et dans une chambre non munie des moyens de l'invention.
The invention will be described in more detail below with reference to the appended figures, of which:
  • - Figure 1 which shows, in longitudinal schematic section, a chamber provided with an insulated plug, with two inlets for gases, and provided with a sample holder
  • - Figure 2 which shows, in schematic section along the same axis, the insulated plug only;
  • FIG. 3 which represents the same plug in transverse schematic section, along the axis AA of FIG. 2.
  • - Figure 4 which shows sets of comparative measurements of particle contamination, on plates having undergone annealing in a chamber according to the invention, and in a chamber not provided with the means of the invention.

La figure 1 représente en coupe schématique longitudinale une chambre 100 d'un réacteur utilisable dans un procédé de réalisation de dispositifs semiconducteurs, et notamment comme chambre de recuit de dispositifs semiconducteurs du groupe III-V incluant les éléments arsenic (As) et gallium (Ga).FIG. 1 represents in longitudinal schematic section a chamber 100 of a reactor usable in a process for producing semiconductor devices, and in particular as annealing chamber of group III-V semiconductor devices including the arsenic (As) and gallium (Ga) elements ).

Cette chambre présente une grande dimension mesurée parallèlement à l'axe longitudinal X-X', et de plus faibles dimensions mesurées transversalement.This chamber has a large dimension measured parallel to the longitudinal axis XX ′, and smaller dimensions measured transversely.

Dans tout ce qui suit, on considèrera comme très favorable à la mise en oeuvre de l'invention, que la chambre soit cylindrique, c'est-à-dire qu'elle présente une section circulaire, perpendiculairement au plan de la figure 1, de diamètre faible devant la dimension longitudinale selon XX'.In all that follows, it will be considered as very favorable to the implementation of the invention, that the chamber is cylindrical, that is to say that it has a circular section, perpendicular to the plane of FIG. 1, of small diameter in front of the longitudinal dimension along XX '.

La chambre présente une première partie 1 ou zone chaude, portée à des températures élevées par un système de chauffage 112, qui ne sera pas décrit plus avant, comme étant à la portée de tout homme du métier.The chamber has a first part 1 or hot zone, brought to high temperatures by a heating system 112, which will not be described further on, as being within the reach of any person skilled in the art.

La chambre comprend, considérée le long de l'axe longitudinal XX', une zone 2 dite froide du fait qu'elle n'est pas munie de moyens de chauffage. La zone froide 2 est par exemple à la température ambiante.The chamber comprises, considered along the longitudinal axis XX ', a zone 2 known as cold because it is not provided with heating means. The cold zone 2 is for example at room temperature.

Entre la zone 1, et la zone 2, est située la zone intermédiaire 3 où la température est comprise entre celle de la zone chaude et celle de la zone froide.Between zone 1 and zone 2 is located the intermediate zone 3 where the temperature is between that of the hot zone and that of the cold zone.

Favorablement, la zone intermédiaire 3, sera isolée thermiquement pour maintenir sa température assez constante, par exemple à l'aide d'un manchon isolant 31 disposé autour des parois 101 de la chambre, dans cette région 3.Favorably, the intermediate zone 3 will be thermally insulated to keep its temperature fairly constant, for example using an insulating sleeve 31 disposed around the walls 101 of the chamber, in this region 3.

Dans la région intermédiaire 3, est appliquée une tubulure 32 qui débouche dans la paroi 101 de la chambre par l'orifice 33. La tubulure 32, ainsi que l'orifice 33 ont une section de surface Si .In the intermediate region 3, a tubing 32 is applied which opens into the wall 101 of the chamber through the orifice 33. The tubing 32, as well as the orifice 33 have a surface section Si.

Dans le procédé de réalisation d'un recuit appliqué à des dispositifs semiconducteurs du groupe III-V, on introduit, par la tubulure 32, un gaz d'arsine (AsH3) à température ambiante, ou un mélange de gaz d'arsine et d'un gaz neutre par exemple l'hydrogène.In the process for producing an annealing applied to group III-V semiconductor devices, arsenic gas (AsH 3 ) is introduced, via the tubing 32, at room temperature, or a mixture of arsine gas and of a neutral gas, for example hydrogen.

Pour éviter l'altération de l'état de surface des dispositifs semiconducteurs, altération qui se produirait à chaud lors du recuit, ce recuit est pratiqué sous atmosphère d'arsenic (As) qui est obtenu par cracking de l'arsine à la température du recuit, et dans des proportions appropriées.To avoid alteration of the surface condition of semiconductor devices, alteration which would occur hot during annealing, this annealing is carried out under an arsenic (As) atmosphere which is obtained by cracking arsine at the temperature of annealed, and in appropriate proportions.

L'arsine doit donc être amenée par la tubulure d'introduction 32 jusqu'à la zone chaude 1 de la chambre.The arsine must therefore be brought through the introduction tube 32 to the hot zone 1 of the chamber.

D'autre part, l'arsenic formé ne doit pas avoir la possibilité de se déposer sur des parois froides où il se condenserait, formant une couche polluante composée de particules qui viendraient ensuite se déposer sur les échantillons, après le recuit, lorsque ces échantillons sont sortis de la chambre, en passant obligatoirement par une zone froide.On the other hand, the arsenic formed must not have the possibility of depositing on cold walls where it would condense, forming a polluting layer composed of particles which would then come to deposit on the samples, after annealing, when these samples came out of the room, necessarily passing through a cold area.

C'est pourquoi durant une opération de recuit incluant la présence d'un gaz polluant tel que l'arsenic obtenu par cracking de l'arsine, un bouchon isotherme 30 est positionné dans la zone intermédiaire 3, pour éviter la condensation des gaz présents dans la zone chaude 1, sur les parois de la chambre dans la zone froide 2.This is why during an annealing operation including the presence of a polluting gas such as arsenic obtained by cracking of arsine, an isothermal plug 30 is positioned in the intermediate zone 3, to prevent condensation of the gases present in the hot zone 1, on the walls of the chamber in the cold zone 2.

Le bouchon isotherme 30 se trouve donc positionné dans la région de l'orifice 33 de la tubulure 32, et est placé dans cette position en référence avec une butée 34 sur laquelle vient s'appuyer sa face 35a.The isothermal plug 30 is therefore positioned in the region of the orifice 33 of the tube 32, and is placed in this position with reference to a stop 34 on which its face 35a rests.

Dans ce cas, pour permettre la transmission du gaz introduit par la tubulure 32 vers la zone chaude 1 de la chambre, le bouchon isotherme 30 est muni d'une ouverture tubulaire 36.In this case, to allow the transmission of the gas introduced through the tubing 32 to the hot zone 1 of the chamber, the isothermal plug 30 is provided with a tubular opening 36.

Cette ouverture tubulaire 36, en référence avec la figure 2 qui est une coupe longitudinale du bouchon 30 selon l'axe XX', présente une première partie sensiblement radiale 36a, et une seconde partie 36b sensiblement axiale,c'est-à-dire parallèle à l'axe XX', et en même temps sensiblement centrée dans la section transversale du bouchon, comme montré sur la figure 3 qui est une coupe selon l'axe A-A' de la figure 2.This tubular opening 36, with reference to Figure 2 which is a longitudinal section of the plug 30 along the axis XX ', has a first substantially radial portion 36a, and a second portion 36b substantially axial, that is to say parallel to the axis XX ', and at the same time substantially centered in the cross section of the plug, as shown in FIG. 3 which is a section along the axis AA' of FIG. 2.

La position de la partie radiale 36a de l'ouverture tubulaire est prévue pour que, lorsque le bouchon est en position sur la butée 34, l'orifice 37 de la partie radiale 36a à la surface externe du bouchon 30, est en coïncidence avec l'orifice 33 de la tubulure 32 de la chambre.The position of the radial part 36a of the tubular opening is provided so that, when the plug is in position on the stop 34, the orifice 37 of the radial part 36a on the external surface of the plug 30, is in coincidence with the orifice 33 of the tubing 32 of the chamber.

Ainsi le gaz introduit par la tubulure 32 dans la partie tubulaire 36a parvient dans la zone chaude 1 de la chambre par la partie tubulaire 36b, et les produits du cracking qui a lieu dans la zone chaude 1 ne peuvent polluer la zone froide 2, cette dernière étant isolée par le bouchon isotherme 30.Thus, the gas introduced by the tubing 32 into the tubular part 36a reaches the hot zone 1 of the chamber through the tubular part 36b, and the cracking products which takes place in the hot zone 1 cannot pollute the cold zone 2, this the latter being isolated by the isothermal plug 30.

Cependant, il existe entre les parois externes du bouchon, et les parois internes de la chambre un petit intervalle 102, de surface donnée S2, nécessaire pour obtenir le coulissement du bouchon jusqu'à la butée 34. Lorsque des gaz réactants très polluants, très toxiques et dangereux, comme l'arsine sont utilisés, on considère que l'intervalle 102 représente une fuite encore trop grande, et que par cette fuite les gaz réactants ont la possibilité d'envahir la zone froide 2 en encore trop grande quantité, malgré la présence du bouchon. C'est pourquoi, on prévoit d'introduire par ailleurs dans la chambre un gaz non réactant, servant de vecteur, par exemple l'hydrogène. Ce gaz doit se propager dans le même sens que le gaz réactant à travers l'intervalle 102, pour avoir la fonction d'anti-retour.However, there exists between the external walls of the plug, and the internal walls of the chamber, a small gap 102, of given surface area S 2 , necessary to obtain the sliding of the plug up to the stop 34. When highly polluting reactive gases, very toxic and dangerous, as arsine are used, it is considered that the interval 102 represents a still too large leak, and that by this leak the reactive gases have the possibility of invading the cold zone 2 in still too large a quantity, despite the presence of the plug. This is why, provision is made to introduce into the chamber a non-reactive gas serving as a vector, for example hydrogen. This gas must propagate in the same direction as the reactant gas through the interval 102, to have the non-return function.

A cet effet, en référence avec la figure 1, se trouve, dans la zone froide 2, une tubulure 12, débouchant dans la chambre par un orifice 13 formé dans les parois 101.To this end, with reference to FIG. 1, there is, in the cold zone 2, a tube 12, opening into the chamber through an orifice 13 formed in the walls 101.

Ainsi le bouchon étant positionné en butée sur le plot 34, les gaz introduits par les tubulures 32 et 12 pénètrent respectivement par les fuites 36 et 102, dans la zone d'utilisation, ici la zone chaude 1.Thus, the plug being positioned in abutment on the stud 34, the gases introduced by the pipes 32 and 12 penetrate respectively by the leaks 36 and 102, into the zone of use, here the hot zone 1.

Pour éviter les turbulences lors de la circulation des gaz et pour que le gaz vecteur introduit par l'intervalle 102 produise une fonction d'anti-retour, la somme des sections Si et S2 des fuites 36 et 102 égale sensiblement la somme des sections des tubulures d'introduction de gaz 32 et 12.To avoid turbulence during the circulation of gases and so that the carrier gas introduced by the interval 102 produces a non-return function, the sum of the sections Si and S 2 of the leaks 36 and 102 substantially equals the sum of the sections gas introduction pipes 32 and 12.

Pour l'introduction des différents éléments nécessaires à la mise en oeuvre de procédés de réalisation de circuits intégrés, tels qu'une nacelle porte-échantillons 110, ou le bouchon 30, la chambre 100 peut être ouverte au niveau des lèvres 103-104. L'étanchéité de la chambre, en l'état où elle est prête pour les opérations de recuit par exemple, est obtenue en rapprochant les lèvres 103-104 autour d'un joint torique 105.For the introduction of the various elements necessary for the implementation of methods for producing integrated circuits, such as a sample holder nacelle 110, or the plug 30, the chamber 100 can be opened at the level of the lips 103-104. The tightness of the chamber, in the state where it is ready for annealing operations for example, is obtained by bringing the lips 103-104 around an O-ring 105.

La mise en place du bouchon 30 se fait par coulissement à l'intérieur de la partie froide 2 de la chambre jusqu'au plot de butée 34. Ce coulissement est particulièrement aisé du fait de l'existence de l'intervalle 102, lequel ne présente plus de danger du fait que la propagation d'un gaz à fonction anti-retour est prévue.The plug 30 is put in place by sliding inside the cold part 2 of the chamber up to the stop stud 34. This sliding is particularly easy due to the existence of the interval 102, which does not is more dangerous because the propagation of a gas with non-return function is expected.

Pour la manipulation du bouchon 30, lorsque la chambre est fermée par le système de fermeture 103, 104, 105, une tige 40 couplée avec la face 35b, dite face arrière du bouchon, est prévue. Cette tige est prolongée jusqu'à l'extérieur de la chambre dont elle sort par un bouchon d'étanchéité classique 24.For handling the plug 30, when the chamber is closed by the closure system 103, 104, 105, a rod 40 coupled with the face 35b, called the rear face of the plug, is provided. This rod is extended to the outside of the chamber from which it leaves by a conventional sealing plug 24.

De préférence, le bouchon d'étanchéité 24 est disposé dans une tubulure 23 parallèle à l'axe longitudinal XX.La tige 40 couplée avec le bouchon 30, la tubulure 23 et le bouchon 30 sont alignés. Le coulissement du bouchon 30 dans la partie froide 2 de la chambre et son positionnement en butée dans la partie intermédiaire 3 sont donc aisés, du fait de l'existence de la tige 40 manipulable de l'extérieur de la chambre.Preferably, the sealing plug 24 is placed in a pipe 23 parallel to the longitudinal axis XX. The rod 40 coupled with the plug 30, the pipe 23 and the plug 30 are aligned. The sliding of the plug 30 in the cold part 2 of the chamber and its positioning in abutment in the intermediate part 3 are therefore easy, due to the existence of the rod 40 which can be manipulated from outside the chamber.

Pour l'application à la réalisation de dispositifs semiconducteurs, la chambre doit être tenu de telle manière que l'axe longitudinal XX' soit horizontal. En outre, elle doit être munie d'un porte-échantillon, et de préférence, pour l'application à la réalisation de recuits sur des plaquettes échantillons de matériau semiconducteur, ce porte-échantillons sera une nacelle 110 capable de contenir une cinquantaine de plaquettes disposées alors verticalement.For the application to the production of semiconductor devices, the chamber must be held in such a way that the longitudinal axis XX 'is horizontal. In addition, it must be provided with a sample holder, and preferably, for the application to the annealing on sample wafers of semiconductor material, this sample holder will be a nacelle 110 capable of containing about fifty wafers. then arranged vertically.

Pour la manipulation de la nacelle 110, après son introduction par le dispositif 103, 104, 105, cette dernière est couplée avec une tige 111. Cette tige est suffisamment longue pour atteindre, lorsque la nacelle est en place dans la zone chaude 1, l'extérieur de la chambre. De plus la tige 111 est parallèle à l'axe longitudinal XX'. A son extrémité non couplée avec la nacelle, la tige 111 sort de la chambre à travers un bouchon d'étanchéité classique 25 à l'extrémité du queusot 26 de la chambre réalisée parallèle à l'axe XX'.For handling the nacelle 110, after its introduction by the device 103, 104, 105, the latter is coupled with a rod 111. This rod is long enough to reach, when the nacelle is in place in the hot zone 1, l outside the room. In addition, the rod 111 is parallel to the longitudinal axis XX '. At its end not coupled with the nacelle, the rod 111 exits the chamber through a conventional sealing plug 25 at the end of the hub 26 of the chamber produced parallel to the axis XX '.

La tubulure d'introduction de gaz vecteur 12 peut être appliquée aux parois longitudinales de ce queusot d'extrémité 26.The carrier gas introduction pipe 12 can be applied to the longitudinal walls of this end cap 26.

Ainsi, au moyen de la tige 111 couplée à la nacelle 110, cette nacelle peut être aisément déplacée dans la chambre lorsque cette dernière est fermée par le dispositif 103, 104, 105.Thus, by means of the rod 111 coupled to the nacelle 110, this nacelle can be easily moved in the chamber when the latter is closed by the device 103, 104, 105.

Dans le cas où une telle nacelle existe, de préférence la tige 40 de mise en position du bouchon 30, n'est pas solidaire de ce dernier alors que la tige 111 couplée à la nacelle 110 est solidaire de cette dernière. Ainsi, pour la mise en place des éléments, on introduit d'abord la nacelle, puis on effectue une poussée sur le bouchon au moyen de la tige 40, qu'on amène ensuite en arrière, sans toutefois l'extraire complètement. Puis, pour sortir les éléments de la chambre, il suffit d'effectuer une traction sur la tige 111 solidaire de la nacelle. Ce mouvement permet la récupération à la fois du bouchon 30 et de la nacelle 110.In the case where such a nacelle exists, preferably the rod 40 for positioning the plug 30, is not integral with the latter while the rod 111 coupled to the nacelle 110 is integral with the latter. Thus, for the positioning of the elements, the pod is first introduced, then a push is made on the plug by means of the rod 40, which is then brought back, without however completely extracting it. Then, to take the elements out of the chamber, it suffices to pull the rod 111 secured to the nacelle. This movement allows the recovery of both the plug 30 and the basket 110.

Dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, pour l'application à l'élaboration de dispositifs semiconducteurs, la chambre 100 sera réalisée en quartz, ainsi que le bouchon 30.In a preferred implementation of the invention, for application to the development of semiconductor devices, the chamber 100 will be made of quartz, as will the plug 30.

Les tubulures 32 et 12 seront donc également en quartz, ainsi que les tiges 111 et 40.Tubing 32 and 12 will therefore also be made of quartz, as will rods 111 and 40.

Pour la réalisation du bouchon 30 en quartz et l'obtention de sa qualité d'isolant thermique, ce bouchon comprendra des parois en quartz 35c parallèles à l'axe XX', et des parois 35a et 35b sensiblement perpendiculaires à l'axe XX'. La paroi 35a est dite "avant", c'est-à-dire tournée vers la nacelle porte-échantillon, et la paroi 35b est dite arrière c'est-à-dire couplée avec le moyen de déplacement du bouchon constitué par la tige 40.For the production of the quartz plug 30 and obtaining its quality of thermal insulator, this plug will include quartz walls 35c parallel to the axis XX ', and walls 35a and 35b substantially perpendicular to the axis XX' . The wall 35a is said to be "front", that is to say facing the sample holder nacelle, and the wall 35b is said to be rear, that is to say coupled with the means of displacement of the plug constituted by the rod 40.

De préférence pour éviter les turbulences des gaz, les parois 35a et 35b du bouchon sont sphériques, la concavité étant tournée vers la nacelle, c'est-à-dire vers l'intérieur de la zone chaude de la chambre, et la convexité vers l'extérieur ou zone froide de la chambre.Preferably to avoid gas turbulence, the walls 35a and 35b of the plug are spherical, the concavity being turned towards the nacelle, that is to say towards the interior of the hot zone of the chamber, and the convexity towards the outside or cold area of the room.

Les tubulures 36a, 36b, 36c sont des tuyaux de quartz raccordés aux parois 35c, 35a et 35b respectivement. La propriété d'isolant thermique est alors obtenue en réalisant le vide dans la partie interne du bouchon, qui est dépourvue de matière solide, par exemple au moyen d'un queusot 38 qui est ensuite formé et dont la longueur est réduite pour l'introduction ultérieure du bouchon dans la chambre.Tubing 36a, 36b, 36c are quartz pipes connected to the walls 35c, 35a and 35b respectively. The thermal insulating property is then obtained by creating a vacuum in the internal part of the plug, which is devoid of solid material, for example by means of a socket 38 which is then formed and whose length is reduced for introduction. the plug in the chamber.

La figure 2 montre que, pour l'application à une chambre en quartz cylindrique, le bouchon isotherme 30 est également cylindrique, de diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne de la chambre pour préserver l'intervalle 102 ayant une surface de section annulaire, S2, permettant son coulissement dans la chambre.FIG. 2 shows that, for application to a cylindrical quartz chamber, the isothermal plug 30 is also cylindrical, with an external diameter slightly smaller than the internal diameter of the chamber to preserve the gap 102 having an annular cross-sectional area, S 2 , allowing its sliding in the room.

Pour le raccordement de l'orifice 37 de la tubulure 36a avec la paroi 35c du bouchon, on prévoiera de préférence un petit goulot ou étranglement 37'. Ceci est purement un "tour-de-main" à l'attention de l'homme du métier qui réalise le bouchon en quartz, mais n'apporte rien à l'invention elle-même.For the connection of the orifice 37 of the tubing 36a with the wall 35c of the plug, provision will preferably be made for a small neck or constriction 37 '. This is purely a "tour-de-main" for the attention of a person skilled in the art who produces the quartz stopper, but does not contribute anything to the invention itself.

Lorsqu'un recuit est pratiqué dans la chambre pour l'application aux circuits intégrés en matériau III-V incluant l'arsenic et le gallium, et la circulation d'arsine, la température dans la zone chaude 1, pour l'opération de recuit ellemême et le cracking de l'arsine, est de l'ordre de 850 C, c'est-à-dire entre 700 et 1000°C. La température de la zone intermédiaire 3 est alors entre 270 et 330 ° C, notamment sensiblement 300 C. La zone froide 2 est à la température ambiante. La différence des températures entre zones chaude et froide est donc grande.When annealing is carried out in the chamber for application to integrated circuits of III-V material including arsenic and gallium, and the circulation of arsine, the temperature in the hot zone 1, for the annealing operation itself and the cracking of arsine, is of the order of 850 C, that is to say between 700 and 1000 ° C. The temperature of the intermediate zone 3 is then between 270 and 330 ° C, notably substantially 300 C. The cold zone 2 is at ambient temperature. The difference in temperatures between hot and cold zones is therefore large.

Ainsi l'arsenic obtenu par le cracking de l'arsine dans la zone chaude 1, ne se dépose dans aucune des parties de la chambre où la nacelle porte-échantillons 110 peut être amenée à passer lorsqu'elle est extraite de la chambre par l'ouverture du dispositif 103, 104, 105.Thus the arsenic obtained by the cracking of arsine in the hot zone 1, is not deposited in any of the parts of the chamber where the nacelle sample holder 110 can be caused to pass when it is extracted from the chamber by l opening of the device 103, 104, 105.

Dans une autre forme d'utilisation de l'invention, la chambre peut être une enceinte, par exemple cylindrique, et en n'importe quel matériau, sur les parois d'une zone de laquelle on désire réaliser un dépôt, par exemple par cracking d'un composé gazeux, à l'exclusion des parois d'une autre zone. Dans ce cas, un bouchon tel que décrit précédemment, qui n'est pas nécessairement muni de la fuite 36, mais seulement de l'intervalle 102, est mis en place de manière à occulter l'extrémité de la partie à protéger du dépôt. Puis le gaz est introduit par cette dernière partie, qui restera alors exempte de dépôt et passe par l'intervalle 102 du bouchon vers la seconde zone où il subit le cracking dont les produits se déposent sur les parois. La présente invention trouve ainsi une application directe dans la préparation des creusets en tube de quartz utilisés dans la métallurgie des matériaux II-VI tels que par exemple CdTe, ces creusets nécessitant un revêtement de carbone obtenu par cracking du méthane à haute température. D'une part le dépôt doit être homogène, et d'autre part la transition doit être abrupte à un endroit précis du creuset afin de ménager une zone absolument dépourvue de dépôt dans laquelle on effectue le scellement final de la composition avant de pratiquer la croissance cristalline du matériau II-VI par la méthode Bridg- man.In another form of use of the invention, the chamber may be an enclosure, for example cylindrical, and of any material, on the walls of an area from which it is desired to deposit, for example by cracking of a gaseous compound, excluding the walls of another zone. In this case, a plug as described above, which is not necessarily provided with the leak 36, but only with the gap 102, is put in place so as to obscure the end of the part to be protected from the deposit. Then the gas is introduced by this last part, which will then remain free of deposit and passes through the interval 102 of the plug towards the second zone where it undergoes cracking whose products are deposited on the walls. The present invention thus finds direct application in the preparation of crucibles in quartz tube used in the metallurgy of II-VI materials such as for example CdTe, these crucibles requiring a coating of carbon obtained by cracking methane at high temperature. On the one hand, the deposit must be homogeneous, and on the other hand the transition must be abrupt at a precise location in the crucible in order to provide an area absolutely devoid of deposit in which the final sealing of the composition is carried out before practicing growth. crystalline material II-VI by the Bridgman method.

Dans le cas où la chambre selon l'invention est appliquée aux recuits sous arsine, ou tout autre gaz à la fois polluant pour les échantillons et toxique pour les manipulateurs, il n'est plus nécessaire de décontaminer les zones froides des chambres. De plus le nombre des particules polluantes résiduelles trouvées sur les échantillons eux-mêmes est considérablement diminué comme le montre la figure 4. Sur la figure 4 on a rassemblé des mesures du taux de contamination effectuées au moyen d'un analyseur de taux de particules sur des plaquettes de diamètre 2 pouces (environ 5 cm). Chaque mesure correspond à la moyenne pour chaque recuit du nombre N de particules sur un groupe d'environ quarante plaquettes de matériau semiconducteur III-V. Les mesures du nombre N de particules trouvées sur 12 groupes de plaquettes ayant été traitées dans une chambre selon l'invention sont représentées en trait plein (les groupes étant référencés 1 à 12). Les mesures du nombre N de particules trouvées sur les groupes de plaquettes ayant été traitées dans une chambre dépourvue des moyens de l'invention sont représentées en traits discontinus, les groupes étant référencés A à L. On peut considérer que, en moyenne, le taux de contamination est divisé par 10.In the case where the chamber according to the invention is applied to annealing under arsine, or any other gas both polluting for the samples and toxic for the manipulators, it is no longer necessary to decontaminate the cold zones of the chambers. In addition the number of residual polluting particles found on the samples themselves is considerably reduced as shown in Figure 4. In Figure 4 we have collected measurements res of the contamination rate carried out using a particle rate analyzer on 2 inch diameter wafers (about 5 cm). Each measurement corresponds to the average for each annealing of the number N of particles on a group of approximately forty wafers of III-V semiconductor material. The measurements of the number N of particles found on 12 groups of platelets having been treated in a chamber according to the invention are shown in solid lines (the groups being referenced 1 to 12). The measurements of the number N of particles found on the groups of platelets having been treated in a chamber devoid of the means of the invention are represented in broken lines, the groups being referenced A to L. It can be considered that, on average, the rate of contamination is divided by 10.

La santé du manipulateur est donc mieux protégée. Et le procédé industriel de réalisation de circuits semiconducteurs, étant amputé d'une opération délicate de décontamination, est plus simple, plus rapide et beaucoup moins coûteux.The health of the operator is therefore better protected. And the industrial process for producing semiconductor circuits, being cut off from a delicate decontamination operation, is simpler, faster and much less expensive.

Des moyens simples peuvent être couplés à la chambre pour éviter la contamination de son extrémité par laquelle sont extraits les gaz. En effet, le problème de la contamination de zone froide, résolu selon l'invention, est principalement difficile à résoudre du fait qu'il faut prévoir dans cette zone un dispositif d'extraction de la nacelle porte-échantillon. A l'autre extrémité de la chambre, le problème se pose différemment, et n'est pas traité ici comme ne faisant pas à proprement parlé partie de la présente invention.Simple means can be coupled to the chamber to avoid contamination of its end from which the gases are extracted. Indeed, the problem of contamination of the cold zone, solved according to the invention, is mainly difficult to solve because it is necessary to provide in this zone a device for extracting the sample holder nacelle. At the other end of the chamber, the problem is posed differently, and is not treated here as not strictly speaking part of the present invention.

Claims (18)

1. Chambre ayant, considérée selon son axe longitudinal, une zone chaude et une zone froide, et ayant au moins une tubulure d'introduction de gaz caractérisée en ce qu'elle comprend un bouchon isotherme muni de moyens de déplacement longitudinal pour être positionné entre la zone froide et la zone chaude dans une zone dite intermédiaire, et muni de moyens de couplage avec la(les) tubulure(s) pour transmettre dans une des zones chaude ou froide le(les) gaz introduit(s) par la(les) tubulure(s) pour son(leur) utilisation.1. Chamber having, considered along its longitudinal axis, a hot zone and a cold zone, and having at least one gas introduction pipe characterized in that it comprises an isothermal plug provided with means of longitudinal displacement to be positioned between the cold zone and the hot zone in a so-called intermediate zone, and provided with coupling means with the tube (s) for transmitting in one of the hot or cold zones the gas (s) introduced by the ) tubing (s) for its (their) use. 2. Chambre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de couplage comprennent aussi l'application d'une tubulure d'introduction de gaz à une des parois de la chambre dans une des zones chaude ou froide, opposée à la zone d'utilisation des gaz, et comprennent un intervalle entre les parois externes longitudinales du bouchon et les parois internes de la chambre pour le coulissement du bouchon et pour la transmission du gaz de la zone d'introduction dans l'autre zone, ouzo- ne d'utilisation.2. Chamber according to claim 1, characterized in that the coupling means also comprise the application of a gas introduction pipe to one of the walls of the chamber in one of the hot or cold zones, opposite to the zone d use of the gases, and include a gap between the longitudinal external walls of the plug and the internal walls of the chamber for the sliding of the plug and for the transmission of the gas from the introduction zone into the other zone, or 'use. 3. Chambre selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de couplage comprennent l'application d'une tubulure d'introduction de gaz à une paroi longitudinale de la chambre dans la zone intermédiaire, et une ouverture tubulaire pratiquée dans le bouchon, ayant une partie dite radiale dirigée vers une paroi externe longitudinale du bouchon, et une partie dite axiale dirigée selon l'axe longitudinal de la chambre et du bouchon, vers la zone chaude ou froide d'utilisation des gaz, et en ce que ces moyens comprennent en outre une butée pour la mise en place du bouchon dans la position où la partie radiale de son ouverture tubulaire est alignée avec cette tubulure d'introduction de gaz.3. Chamber according to claim 2, characterized in that the coupling means comprise the application of a gas introduction pipe to a longitudinal wall of the chamber in the intermediate zone, and a tubular opening made in the plug, having a so-called radial part directed towards a longitudinal external wall of the plug, and a so-called axial part directed along the longitudinal axis of the chamber and of the plug, towards the hot or cold zone of use of the gases, and in that these means further include a stop for the establishment of the plug in the position where the radial part of its tubular opening is aligned with this gas introduction manifold. 4. Chambre selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent le coulissement des parois externes longitudinales du bouchon le long des parois internes longitudinales de la chambre sous l'action d'un mouvement de translation longitudinale appliqué à une tige couplée au bouchon, solidaire ou non du bouchon.4. Chamber according to claim 3, characterized in that the displacement means comprise the sliding of the longitudinal external walls of the plug along the longitudinal internal walls of the chamber under the action of a longitudinal translational movement applied to a coupled rod to the stopper, whether or not integral with the stopper. 5. Chambre selon la revendication 4, caractérisée en ce que les parois externes du bouchon non coulissantes sont sphériques, la convexité étant tournée vers la zone d'introduction de gaz.5. Chamber according to claim 4, characterized in that the external walls of the non-sliding plug are spherical, the convexity being turned towards the gas introduction zone. 6. Chambre selon la revendication 5, caractérisée en ce que le bouchon présente une partie interne dépourvue de matière solide, délimitée par ses parois externes et les parois de ses tubulures, et en ce qu'il est en outre muni d'un queusot pour faire le vide dans cette partie interne avant l'utilisation de la chambre munie du bouchon.6. Chamber according to claim 5, characterized in that the plug has an internal part devoid of solid material, delimited by its external walls and the walls of its pipes, and in that it is further provided with a socket for create a vacuum in this internal part before using the chamber fitted with the plug. 7. Chambre selon la revendication 6, caractérisée en ce que, pour être utilisée par exemple pour le recuit de dispositifs semiconducteurs, elle comprend une nacelle porte-échantillons et des moyens de positionnement de la nacelle dans la zone chaude qui est aussi la zone d'utilisation des gaz.7. Chamber according to claim 6, characterized in that, to be used for example for the annealing of semiconductor devices, it comprises a sample holder nacelle and means for positioning the nacelle in the hot zone which is also the zone d use of gases. 8. Chambre selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de positionnement de la nacelle consiste en une tige coulissant à travers le bouchon isotherme, parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre et du bouchon, dans une ouverture tubulaire pratiquée dans le bouchon.8. Chamber according to claim 7, characterized in that the means for positioning the nacelle consists of a rod sliding through the isothermal plug, parallel to the longitudinal axis of the chamber and the plug, in a tubular opening made in the plug. 9. Chambre selon la revendication 8, caractérisée en ce que la partie axiale de l'ouverture tubulaire pratiquée dans le bouchon pour l'introduction de gaz coïncide avec une partie de l'ouverture tubulaire pratiquée dans le bouchon pour le coulissement de la tige de positionnement de la nacelle.9. Chamber according to claim 8, characterized in that the axial part of the tubular opening made in the plug for the introduction of gas coincides with a part of the tubular opening made in the plug for the sliding of the rod. positioning of the nacelle. 10. Chambre selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle est en quartz.10. Chamber according to claim 9, characterized in that it is made of quartz. 11. Chambre selon la revendication 10, caractérisée en ce que le bouchon est en quartz.11. Chamber according to claim 10, characterized in that the plug is made of quartz. 12. Chambre selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce qu'elle est cylindrique, de même que les parois externes coulissantes du bouchon.12. Chamber according to one of claims 10 or 11, characterized in that it is cylindrical, as are the sliding outer walls of the plug. 13. Chambre selon l'une des revendications 9 à 12 caractérisée en ce que la somme des aires des sections des tubulures d'introduction de gaz pratiquées sur les parois de la chambre égale la somme des aires de la section de l'intervalle entre parois externes et internes du bouchon et de la chambre respectivement, et de la section de l'ouverture tubulaire pratiquée dans le bouchon pour la transmission de gaz.13. Chamber according to one of claims 9 to 12 characterized in that the sum of the areas of the sections of the gas introduction pipes made on the walls of the chamber equals the sum of the areas of the section of the interval between walls external and internal of the plug and the chamber respectively, and of the section of the tubular opening made in the plug for the transmission of gas. 14. Chambre selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une partie ouvrante, assujettissable par un joint torique, pour introduire la nacelle et le bouchon, disposée dans la zone froide, et en ce qu'elle comprend des moyens d'extraction des gaz disposés de l'autre côté de la zone chaude.14. Chamber according to claim 13, characterized in that it comprises an opening part, subjectable by an O-ring, to introduce the nacelle and the plug, arranged in the cold zone, and in that it comprises means of extraction of the gases arranged on the other side of the hot zone. 15. Procédé de réalisation de dispositifs semiconducteurs incluant une étape de recuit, caractérisé en ce que cette étape de recuit est mise en oeuvre dans une chambre selon l'une des revendications 7 à 14.15. Method for producing semiconductor devices including an annealing step, characterized in that this annealing step is carried out in a chamber according to one of claims 7 to 14. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la température dans la zone chaude, dite zone de recuit est dans la fourchette 700 à 1000°C, la température dans la zone intermédiaire est dans la fourchette 270 ° à 330 ° C et la température dans la zone froide est inférieure à celle de la zone intermédiaire, par exemple est à la température ambiante.16. Method according to claim 15, characterized in that the temperature in the hot zone, said annealing zone is in the range 700 to 1000 ° C, the temperature in the intermediate zone is in the range 270 ° to 330 ° C and the temperature in the cold zone is lower than that in the intermediate zone, for example is at room temperature. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que les échantillons semiconducteurs sont en un matériau III-V incluant l'arsenic et le gallium.17. The method of claim 16, characterized in that the semiconductor samples are made of a III-V material including arsenic and gallium. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'au moins un gaz introduit par la tubulure de la chambre disposée dans la zone intermédiaire est l'arsine, et au moins un gaz introduit par la tubulure de la chambre disposée dans la zone froide est l'hydrogène utilisé comme gaz vecteur, l'arsine subissant un cracking dans la zone chaude pour fournir de l'arsenic.18. The method of claim 17, characterized in that at least one gas introduced through the tubing of the chamber arranged in the intermediate zone is arsine, and at least one gas introduced through the tubing of the chamber arranged in the zone cold is the hydrogen used as carrier gas, the arsenic being cracked in the hot zone to supply arsenic.
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